Ученые выявили главных виновников устойчивости бактерий к антибиотикам

Новое исследование, отследившее 100-летнюю эволюцию бактерий, позволило идентифицировать генетические структуры, ответственные за распространение множественной лекарственной устойчивости (МЛУ).

Специалисты из Института Сэнгера, Университета Бата, Агентства по безопасности здравоохранения Великобритании и их коллеги проанализировали более 40 000 плазмид из исторических и современных образцов бактерий, собранных на шести континентах. Это крупнейший в своем роде набор данных.

Плазмиды — это передаваемые структуры в бактериях, которые позволяют разным штаммам обмениваться генетической информацией. Исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что меньшинство плазмид вызывает большую часть проблем с множественной лекарственной устойчивостью в мире. Разработка методов воздействия именно на эти плазмиды может в будущем привести к созданию новых методов терапии для борьбы с устойчивыми инфекциями.

В настоящее время инфекции, устойчивые к лечению, становятся причиной не менее миллиона смертей в год по всему миру, и ожидается, что эта цифра будет расти. Хотя некоторые бактерии и грибы естественным образом несут гены устойчивости к противомикробным препаратам (АМР), появление и распространение МЛУ и генов АМР неизменно связывают с использованием антибиотиков.

В этом исследовании ученые смогли проанализировать образцы бактерий, начиная с 1917 года — времени до открытия антибиотиков. Команда обнаружила, что предковые плазмиды, которые впоследствии стали глобальными распространителями генов АМР, изначально не содержали генов устойчивости. Они эволюционировали, чтобы приобрести эту устойчивость по мере роста использования антибиотиков. Их потомки, относительно небольшая группа современных плазмид, теперь обеспечивают устойчивость как к препаратам первого выбора, так и к терапиям последней линии, что делает их серьезной угрозой для здоровья человека.

Изучив последние 100 лет бактериальной истории, команда также разработала модель эволюции плазмид, выделив три различных пути их развития. Современные плазмиды, содержащие гены МЛУ, возникли двумя путями: либо путем вставки генов АМР в существующую структуру плазмиды, либо в результате слияния с другой плазмидой. Плазмиды, образованные слиянием, также легко передаются между разными видами бактерий.

Поскольку эти плазмиды встречаются у множества различных видов бактерий, разработка методов нацеливания на плазмиды, несущие АМР, может привести к созданию новых методов борьбы с множественными устойчивыми инфекциями во всем мире. Кроме того, разработанная модель может помочь предсказать, как будет развиваться ситуация в следующие 100 лет, что позволит прогнозировать вспышки инфекционных заболеваний и информировать стратегии общественного здравоохранения.

«Плазмиды являются ключевыми драйверами выживания бактерий против антибиотиков. Возвращаясь в прошлое через уникальные исторические коллекции, мы раскрываем, как плазмиды адаптировались к эпохе антибиотиков», — заявил первый автор исследования, доктор Адриан Касарес из Института Сэнгера.

«Наши выводы показывают, что широкое использование антибиотиков коренным образом изменило генетический ландшафт плазмид и то, как бактерии борются с противомикробным лечением, и являются резким напоминанием того, что наши действия оказывают глубокое и долговременное влияние на бактериальную эволюцию», — добавил он.

ИИ: Это исследование подчеркивает долгосрочные последствия применения антибиотиков и открывает путь для принципиально новых подходов к борьбе с супербактериями, что крайне актуально в 2025 году.